機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題與答案14螺紋

1、十四章螺紋習(xí)題與參考答案一、單項(xiàng)選擇題（從給出的a、b、c、d中選一個(gè)答案）1 當(dāng)螺紋公稱直徑、牙型角、螺紋線數(shù)相同時(shí)，細(xì)牙螺紋的自鎖性能比粗牙螺紋的自鎖性能 a 。a. 好 b. 差 c. 相同 d. 不一定2 用于連接的螺紋牙型為三角形，這是因?yàn)槿切温菁y a 。a. 牙根強(qiáng)度高，自鎖性能好 b. 傳動(dòng)效率高c. 防振性能好 d. 自鎖性能差3 若螺紋的直徑和螺旋副的摩擦系數(shù)一定，則擰緊螺母時(shí)的效率取決于螺紋的 b 。a. 螺距和牙型角 b. 升角和頭數(shù) c. 導(dǎo)程和牙形斜角 d. 螺距和升角4 對(duì)于連接用螺紋，主要要求連接可靠，自鎖性能好，故常選用 a 。a. 升角小，單線三角形螺紋 b

2、. 升角大，雙線三角形螺紋c. 升角小，單線梯形螺紋 d. 升角大，雙線矩形螺紋5 用于薄壁零件連接的螺紋，應(yīng)采用 a 。a. 三角形細(xì)牙螺紋 b. 梯形螺紋c. 鋸齒形螺紋 d. 多線的三角形粗牙螺紋6 當(dāng)鉸制孔用螺栓組連接承受橫向載荷或旋轉(zhuǎn)力矩時(shí)，該螺栓組中的螺栓 d 。a. 必受剪切力作用 b. 必受拉力作用c. 同時(shí)受到剪切與拉伸 d. 既可能受剪切，也可能受擠壓作用7 計(jì)算緊螺栓連接的拉伸強(qiáng)度時(shí)，考慮到拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合作用，應(yīng)將拉伸載荷增加到原來(lái)的 b 倍。a. 1.1 b. 1.3 c. 1.25 d. 0.38 采用普通螺栓連接的凸緣聯(lián)軸器，在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)， d 。a. 螺栓的橫截

3、面受剪切 b. 螺栓與螺栓孔配合面受擠壓c. 螺栓同時(shí)受剪切與擠壓 d. 螺栓受拉伸與扭轉(zhuǎn)作用9 在下列四種具有相同公稱直徑和螺距，并采用相同配對(duì)材料的傳動(dòng)螺旋副中，傳動(dòng)效率最高的是 c 。a. 單線矩形螺旋副 b. 單線梯形螺旋副c. 雙線矩形螺旋副 d. 雙線梯形螺旋副10 在螺栓連接中，有時(shí)在一個(gè)螺栓上采用雙螺母，其目的是 c 。a. 提高強(qiáng)度 b. 提高剛度c. 防松 d. 減小每圈螺紋牙上的受力11 在同一螺栓組中，螺栓的材料、直徑和長(zhǎng)度均應(yīng)相同，這是為了 b 。a. 受力均勻 b. 便于裝配. c. 外形美觀 d. 降低成本12 螺栓的材料性能等級(jí)標(biāo)成6.8級(jí)，其數(shù)字6.8代表 a

4、 。a. 對(duì)螺栓材料的強(qiáng)度要求 b. 對(duì)螺栓的制造精度要求c. 對(duì)螺栓材料的剛度要求 d. 對(duì)螺栓材料的耐腐蝕性要求13 螺栓強(qiáng)度等級(jí)為6.8級(jí)，則螺栓材料的最小屈服極限近似為 a 。a. 480 mpa b. 6 mpa c. 8 mpa d. 0. 8 mpa14 不控制預(yù)緊力時(shí)，螺栓的安全系數(shù)選擇與其直徑有關(guān)，是因?yàn)?a 。a. 直徑小，易過(guò)載 b. 直徑小，不易控制預(yù)緊力c. 直徑大，材料缺陷多 d. 直徑大，安全15 對(duì)工作時(shí)僅受預(yù)緊力f作用的緊螺栓連接，其強(qiáng)度校核公式為，式中的系數(shù)1.3是考慮 c 。a. 可靠性系數(shù)b. 安全系數(shù) c. 螺栓在擰緊時(shí)，同時(shí)受拉伸與扭轉(zhuǎn)聯(lián)合作用的影響

5、d. 過(guò)載系數(shù)16 緊螺栓連接在按拉伸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)將拉伸載荷增加到原來(lái)的1.3倍，這是考慮的 b 影響。a. 螺紋的應(yīng)力集中 b. 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力作用 c. 安全因素 d. 載荷變化與沖擊17 預(yù)緊力為的單個(gè)緊螺栓連接，受到軸向工作載荷作用后，螺栓受到的總拉力f0 c +a. 大于 b. 等于 c. 小于 d. 大于或等于18 一緊螺栓連接的螺栓受到軸向變載荷作用，已知fmin=0，fmax=f，螺栓的危險(xiǎn)截面積為ac，螺栓的相對(duì)剛度為kc，則該螺栓的應(yīng)力幅為 c 。a. b. c. d. 19 在受軸向變載荷作用的緊螺栓連接中，為提高螺栓的疲勞強(qiáng)度，可采取的措施是 b 。a. 增大螺栓剛度cb

6、，減小被聯(lián)接件剛度cm b. 減小cb，增大cmc. 增大cb和cm d. 減小cb和cm20 若要提高受軸向變載荷作用的緊螺栓的疲勞強(qiáng)度，則可 b 。a. 在被連接件間加橡膠墊片 b. 增大螺栓長(zhǎng)度c. 采用精制螺栓 d. 加防松裝置21 有一單個(gè)緊螺栓連接，要求被連接件接合面不分離，已知螺栓與被連接件的剛度相同，螺栓的預(yù)緊力為，當(dāng)對(duì)連接施加軸向載=荷，使螺栓的軸向工作載荷與預(yù)緊力相等時(shí)，則 d 。a. 被連接件發(fā)生分離，連接失效 b. 被連接件將發(fā)生分離，連接不可靠c. 連接可靠，但不能再繼續(xù)加載d. 連接可靠，只要螺栓強(qiáng)度足夠，可繼續(xù)加載，直到軸向工作載荷f接近但小于預(yù)緊力的兩倍。22

7、對(duì)于受軸向變載荷作用的緊螺栓連接，若軸向工作載荷f在01 000 n之間循環(huán)變化，則該連接螺栓所受拉應(yīng)力的類型為 a 。a. 非對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力 b. 脈動(dòng)循環(huán)變壓力c. 對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力 d. 非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力23 對(duì)于緊螺栓連接，當(dāng)螺栓的總拉力f0和殘余預(yù)緊力f不變，若將螺栓由實(shí)心變成空心，則螺栓的應(yīng)力幅與預(yù)緊力會(huì)發(fā)生變化， d 。a. 增大，應(yīng)適當(dāng)減小 b. 增大，應(yīng)適當(dāng)增大c. 減小，應(yīng)適當(dāng)減小 d. 減小，應(yīng)適當(dāng)增大24 在螺栓連接設(shè)計(jì)中，若被連接件為鑄件，則有時(shí)在螺栓孔處制作沉頭座孔或凸臺(tái)，其目的是 a 。a. 避免螺栓受附加彎曲應(yīng)力作用 b. 便于安裝c. 為安置防松裝置 d. 為避免

8、螺栓受拉力過(guò)大二、填空題25 三角形螺紋的牙型角= 60度 ，適用于 連接 ，而梯形螺紋的牙型角= 30度 ，適用于 傳動(dòng) 。26 螺旋副的自鎖條件是 螺旋升角小于當(dāng)量摩擦角 。27 常用螺紋的類型主要有 三角螺紋 、 管螺紋 、 矩形螺紋 、 梯形螺紋 和 鋸齒形螺紋 。28 傳動(dòng)用螺紋（如梯形螺紋）的牙型斜角比連接用螺紋（如三角形螺紋）的牙型斜角小，這主要是為了 提高傳動(dòng)效率 。29 若螺紋的直徑和螺旋副的摩擦系數(shù)一定，則擰緊螺母時(shí)的效率取決于螺紋的 和 升角與頭數(shù) 。30 螺紋連接的擰緊力矩等于 螺紋副間摩擦力矩和螺母（或螺栓頭）端面與被連接件支承面間的摩擦力矩之和 之和。31 螺紋連接

9、防松的實(shí)質(zhì)是 防止螺桿與螺母（或被連接件螺紋孔）間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)（或防止螺紋副間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)） 。32 普通緊螺栓連接受橫向載荷作用，則螺栓中受 拉伸 應(yīng)力和 扭剪 應(yīng)力作用。33 被連接件受橫向載荷作用時(shí)，若采用普通螺栓連接，則螺栓受 拉伸 載荷作用，可能發(fā)生的失效形式為 螺栓發(fā)生塑性變形或斷裂 。34 有一單個(gè)緊螺栓連接，已知所受預(yù)緊力為，軸向工作載荷為f，螺栓的相對(duì)剛度為cb/（cb+cm），則螺栓所受的總拉力f0= ； ，而殘余預(yù)緊力f= 。若螺栓的螺紋小徑為d1，螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力為，則其危險(xiǎn)剖面的拉伸強(qiáng)度條件式為 。35 受軸向工作載荷f的緊螺栓連接，螺栓所受的總拉力f0等于 預(yù)緊力

10、 和 部分軸向工作載荷f0 之和。36 對(duì)受軸向工作載荷作用的緊螺栓連接，當(dāng)預(yù)緊力f和軸向工作載荷f一定時(shí)，為減小螺栓所受的總拉力f0，通常采用的方法是減小 螺栓 的剛度或增大 被連接件 的剛度。37 采用凸臺(tái)或沉頭座孔作為螺栓頭或螺母的支承面是為了 減小和避免螺栓受附加彎曲應(yīng)力的作用 。38 在螺紋連接中采用懸置螺母或環(huán)槽螺母的目的是 均勻各旋合圈螺紋牙上的載荷 。39 在螺栓連接中，當(dāng)螺栓軸線與被連接件支承面不垂直時(shí)，螺栓中將產(chǎn)生附加 彎曲 應(yīng)力。40 螺紋連接防松，按其防松原理可分為 摩擦 防松、 機(jī)械 防松和 永久性 防松。三、問(wèn)答題41 常用螺紋按牙型分為哪幾種?各有何特點(diǎn)?各適用于

11、什么場(chǎng)合?42 擰緊螺母與松退螺母時(shí)的螺紋副效率如何計(jì)算?哪些螺紋參數(shù)影響螺紋副的效率?43 螺紋連接有哪些基本類型?各有何特點(diǎn)?各適用于什么場(chǎng)合?44 為什么螺紋連接常需要防松?按防松原理，螺紋連接的防松方法可分為哪幾類?試舉例說(shuō)明。45 螺栓組連接受力分析的目的是什么?在進(jìn)行受力分析時(shí)，通常要做哪些假設(shè)條件?46 有一剛性凸緣聯(lián)軸器，用材料為q235的普通螺栓連接以傳遞轉(zhuǎn)矩t?，F(xiàn)欲提高其傳遞的轉(zhuǎn)矩，但限于結(jié)構(gòu)不能增加螺栓的直徑和數(shù)目，試提出三種能提高該聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩的方法。47 提高螺栓連接強(qiáng)度的措施有哪些?這些措施中哪些主要是針對(duì)靜強(qiáng)度?哪些主要是針對(duì)疲勞強(qiáng)度?48 為了防止螺旋千斤頂發(fā)

12、生失效，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)螺桿和螺母進(jìn)行哪些驗(yàn)算?49 對(duì)于受軸向變載荷作用的螺栓，可以采取哪些措施來(lái)減小螺栓的應(yīng)力幅a?50 為什么對(duì)于重要的螺栓連接要控制螺栓的預(yù)緊力f?控制預(yù)緊力的方法有哪幾種?四、分析計(jì)算題51 有一受預(yù)緊力和軸向工作載荷f=1 000 n作用的緊螺栓連接，已知預(yù)緊力=1 000n，螺栓的剛度cb與被連接件的剛度cm相等。試計(jì)算該螺栓所受的總拉力f0和殘余預(yù)緊力f。在預(yù)緊力不變的條件下，若保證被連接件間不出現(xiàn)縫隙，該螺栓的最大軸向工作載荷fmax為多少?52 題4-52圖所示為一圓盤鋸，鋸片直徑d=500 mm，用螺母將其夾緊在壓板中間。已知鋸片外圓上的工作阻力ft=400n，

13、壓板和鋸片間的摩擦系數(shù)f=0.15，壓板的平均直徑d0=150mm，可靠性系數(shù)ks=1.2，軸材料的許用拉伸應(yīng)力=60mpa。試計(jì)算軸端所需的螺紋直徑。（提示：此題中有兩個(gè)接合面，壓板的壓緊力就是螺紋連接的預(yù)緊力。）53 題4-53圖所示為一支架與機(jī)座用4個(gè)普通螺栓連接，所受外載荷分別為橫向載荷fr=5 000n，軸向載荷fq=16 000n。已知螺栓的相對(duì)剛度cb/（cb+cm）=0.25，接合面間摩擦系數(shù)，f=0.15，可靠性系數(shù)ks=1.2，螺栓材料的機(jī)械性能級(jí)別為8.8級(jí)，最小屈服極限min=640mpa，許用安全系數(shù)s=2，試計(jì)算該螺栓小徑d1的計(jì)算值。題4-52圖 題4-53圖題

14、454題圖54 一牽曳鉤用2個(gè)m10（dl=8.376 mm）的普通螺栓固定于機(jī)體上，如題4-54圖所示。已知接合面間摩擦系數(shù)f=0.15，可靠性系數(shù)ks=1.2，螺栓材料強(qiáng)度級(jí)別為6.6級(jí)，屈服極限s=360mpa，許用安全系數(shù)s=3。試計(jì)算該螺栓組連接允許的最大牽引力frmax。55 題4-55圖所示為一凸緣聯(lián)軸器，用6個(gè)m10的鉸制孔用螺栓連接，結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示。兩半聯(lián)軸器材料為ht200，其許用擠壓應(yīng)力p1=100mpa，螺栓材料的許用切應(yīng)力=92mpa，許用擠壓應(yīng)力p2=300mpa，許用拉伸應(yīng)力=120mpa。試計(jì)算該螺栓組連接允許傳遞的最大轉(zhuǎn)矩tmax。若傳遞的最大轉(zhuǎn)矩tmax不

15、變，改用普通螺栓連接，試計(jì)算螺栓小徑dl的計(jì)算值（設(shè)兩半聯(lián)軸器間的摩擦系數(shù)f=0.16，可靠性系數(shù)ks=1.2）。56 有一提升裝置如題4-56圖所示。題4-55題圖 題4-56圖（1）卷筒用6個(gè)m8（d1=6.647mm）的普通螺栓固連在蝸輪上，已知卷筒直徑d=150mm，螺栓均布于直徑d0=180mm的圓周上，接合面間摩擦系數(shù)f=0.15，可靠性系數(shù)ks=1.2，螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力=120mpa，試求該螺栓組連接允許的最大提升載荷wmax。（2）若已知wmax=6 000n，其他條件同（1），試確定螺栓直徑。五、結(jié)構(gòu)題57 試畫出普通螺栓連接結(jié)構(gòu)圖。已知條件：（1）兩被連接件是鑄件，厚

16、度各約為15mm和20mm；（2）采用m12普通螺栓；（3）采用彈簧墊圈防松。要求按1：1的比例畫出。58 試畫出鉸制孔用螺栓連接結(jié)構(gòu)圖。已知條件：（1）兩被連接件是厚度約為20mm的鋼板；（2）采用m10鉸制孔用螺栓。要求按1：1的比例畫出。 例解 .1. 一厚度=12mm的鋼板用4個(gè)螺栓固連在厚度1=30mm的鑄鐵支架上，螺栓的布置有（a）、（b）兩種方案，如圖所示。已知：螺栓材料為q235，=95mpa、=96 mpa，鋼板p=320 mpa，鑄鐵p1=180 mpa，接合面間摩擦系數(shù)f=0.15，可靠性系數(shù)kf=1.2，載荷f=12000n，尺寸l=400mm，a=100mm。（1）試

17、比較哪種螺栓布置方案合理？（2）按照螺栓布置合理方案，分別確定采用普通螺栓連接和鉸制孔用螺栓連接時(shí)的累栓直徑。解題分析：本題是螺栓組連接受橫向載荷和旋轉(zhuǎn)力矩共同作用的典型例子。解題時(shí)，首先要將作用于鋼板上的外載荷f向螺栓組連接的接合面形心簡(jiǎn)化，得出該螺栓組連接受橫向載荷f和旋轉(zhuǎn)力矩t兩種簡(jiǎn)單載荷作用的結(jié)論。然后將這兩種簡(jiǎn)單載荷分配給各個(gè)螺栓，找出受力最大的螺栓，并把該螺栓承受的橫向載荷用矢量疊架原理求出合成載荷。在外載荷與螺栓數(shù)目一定的條件下，對(duì)不同的螺栓布置方案，受力最大的螺栓所承受的載荷是不同的，顯然使受力最大的螺栓承受較小的載荷是比較合理的螺栓布置方案。若螺栓組采用鉸制孔用螺栓連接，則靠

18、螺栓光桿部分受剪切和配合面間受擠壓來(lái)傳遞橫向載荷，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的剪切強(qiáng)度和連接的擠壓強(qiáng)度，可按相應(yīng)的強(qiáng)度條件式，計(jì)算受力最大螺栓危險(xiǎn)剖面的直徑。若螺栓組采用普通螺栓連接，則靠擰緊螺母使被連接件接合面間產(chǎn)生足夠的摩擦力來(lái)傳遞橫向載荷。在此情況下，應(yīng)先按受力最大螺栓承受的橫向載荷，求出螺栓所需的緊力；然后用只受預(yù)緊力作用的緊螺栓連接，受拉強(qiáng)度條件式計(jì)算螺栓危險(xiǎn)剖面的直徑d1；最后根據(jù)d1查標(biāo)準(zhǔn)選取螺栓直徑d，并根據(jù)被連接件厚度、螺母及墊圈厚度確定螺栓的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度。解題要點(diǎn)：1螺栓組連接受力分析（1）將載荷簡(jiǎn)化將載荷f向螺栓組連接的接合面形心o點(diǎn)簡(jiǎn)化，得一橫向載荷f=12000n和一旋轉(zhuǎn)力矩t

19、=fl=12000×400=4.8×106n·mm（圖解一）。（2）確定各個(gè)螺栓所受的橫向載荷在橫向力f作用下，各個(gè)螺栓所受的橫向載荷fs1大小相同，與f同向。fs1=f/4=12000/4=3000 n而在旋轉(zhuǎn)力矩t作用下，由于各個(gè)螺栓中心至形心o點(diǎn)距離相等，所以各個(gè)螺栓所受的橫向載荷fs2大小也相同，但方向各垂直螺栓中心與形心o的連線（圖解二）。對(duì)于方案（a），各螺栓中心至形心o點(diǎn)的距離為所以 由圖解二（a）可知，螺栓1和2所受兩力的夾角a最小，故螺栓1和2所受橫向載荷最大，即對(duì)于方案（b），各螺栓中心至形心o點(diǎn)的距離為rb=a=100mm所以 由圖解二b可知

20、，螺栓1所受橫向載荷最大，即（3）兩種方案比較在螺栓布置方案（a）中，受力最大的螺栓1和2所受的總橫向載荷=10820n；而在螺栓布置方案（b）中，受力最大的螺栓1所受的總橫向載荷=15000n?？梢钥闯觯?lt;，因此方案（a）比較合理。2按螺栓布置方案（a）確定螺栓直徑（1）采用鉸制孔用螺栓連接1）因?yàn)殂q制孔用螺栓連接是靠螺栓光桿受剪切和配合面間受擠壓來(lái)傳遞橫向載荷，因此按剪切強(qiáng)度設(shè)計(jì)螺栓光桿部分的直徑ds： mm查gb27-88，取m12×60（ds=14mm>11.98mm）。2）校核配合面擠壓強(qiáng)度：按圖解三所示的配合面尺寸，有：螺栓光桿與鋼板孔間螺栓光桿與鑄鐵支架孔間

21、=故配合面擠壓強(qiáng)度足夠。（2）采用普通螺栓連接因?yàn)槠胀菟ㄟB接，是靠預(yù)緊螺栓在被連接件的接合面間產(chǎn)生的摩擦力來(lái)傳遞橫向載荷，因此首先要求出螺栓所需的預(yù)緊力f。由，得 n根據(jù)強(qiáng)度條件式可得螺栓小徑d1，即 mm查gb196-81，取m45（d1=40.129mm>38.8mm）。2. 有一軸承托架用4個(gè)普通螺栓固連于鋼立柱上，托架材料為ht150，許用擠壓力p=60mpa,螺栓材料強(qiáng)度級(jí)別為6.6級(jí)，許用安全系數(shù)s=3，接合面間摩擦系數(shù)f=0.15，可靠性系數(shù)kf=1.2，螺栓相對(duì)剛度，載荷f=6000n，尺寸如圖所示。試設(shè)計(jì)此螺栓組連接。解題分析：本題是螺栓組連接受橫向載荷、軸向載荷和傾

22、覆力矩共同作用的典型例子解題時(shí)首先要將作用于托架上的載荷f分解成水平方向和鉛垂方向的兩個(gè)分力，并向螺栓組連接的接合面形心o點(diǎn)處簡(jiǎn)化，得出該螺栓組連接受橫向載荷、軸向載荷和傾覆力矩三種簡(jiǎn)單載荷作用的結(jié)論。然后分析該螺栓組連接分別在這三種簡(jiǎn)單載荷作用下可能發(fā)生的失效，即：在橫向載荷的作用下，托架產(chǎn)生下滑；在軸向載荷和傾覆力矩的作用下，接合面上部發(fā)生分離；在傾覆力矩和軸向載荷的作用下，托架下部或立柱被壓潰；受力最大的螺栓被拉斷（或塑性變形）。由上述失效分析可知，為防止分離和下滑的發(fā)生，應(yīng)保證有足夠的預(yù)緊力；而為避免托架或立柱被壓潰，又要求把預(yù)緊力控制在一定范圍。因此，預(yù)緊力的確定不能僅考慮在橫向載荷

23、作用下接合面不產(chǎn)生相對(duì)滑移這一條件，還應(yīng)考慮接合面上部不分離和托架下部或立柱不被壓潰的條件。同時(shí)，要特別注意此時(shí)在接合面間產(chǎn)生足夠大的摩擦力來(lái)平衡橫向載荷的不是預(yù)緊力f，而是剩余預(yù)緊力f。螺栓所受的軸向工作載荷是由螺栓組連接所受的軸向載荷和傾覆力矩來(lái)確定的。顯然，對(duì)上邊兩個(gè)螺栓來(lái)說(shuō)，由螺栓組連接所受的軸向載荷和傾覆力矩所產(chǎn)生的軸向工作載荷方向相同，矢量疊加后數(shù)值最在，是受力最大的螺栓。最后就以受力最大螺栓的軸向工作載荷和預(yù)緊力確定螺栓所受的總拉力f0，根據(jù)螺栓的總拉力f0計(jì)算螺栓的直徑尺寸，以滿足螺栓的強(qiáng)度。解題要點(diǎn)：1螺栓組受力分析如圖所示，載荷f的可分解為橫向載荷 n（鉛垂向下）軸向載荷

24、n（水平向右）把、fy向螺栓組連接的接合面形心o點(diǎn)處簡(jiǎn)化，得到傾覆力矩 n·mm顯然，該螺栓組連接受橫向載荷fy、軸向載荷和傾覆力矩m三種簡(jiǎn)單載荷的共同作用。 （1）確定受力最大螺栓的軸向工作載荷。在軸向載荷作用下，每個(gè)螺栓受到的軸向工作載荷為 n而在傾覆力矩m作用下，上部螺栓進(jìn)一步受到拉伸，每個(gè)螺栓受以的軸向工作載荷為 n顯然，上部螺栓受力最大，其軸向工作載荷為 n（2）確定螺栓的預(yù)緊力f1）由托架不下滑條件計(jì)算預(yù)緊力f。該螺栓組連接預(yù)緊后，受軸向載荷作用時(shí)，其接合面間壓力剩余預(yù)緊力f，而受傾覆力矩m作用時(shí)，其接合面上部壓緊力減小，下部壓緊力增大，故m對(duì)接合面間壓緊力的影響可以不考

25、慮。因此，托架不下滑的條件式為kffy而 有 所以 將已知數(shù)值代入上式，可得 n2）由接合面不分離條件計(jì)算預(yù)緊力f可得 式中 a接合面面積，a=280×（500-280）=61 600mm2；w接合面抗彎載面模量，即 mm3z螺栓數(shù)目，z=4。其他參數(shù)同前。將已知數(shù)值代入上式，可得 n3）由托架下部不被壓潰條件計(jì)算預(yù)緊力f（鋼立柱抗擠壓強(qiáng)度高于鑄鐵托架）。由可得 式中，為托架材料的許用擠壓應(yīng)力，=60mpa。其他參數(shù)同前。將已知數(shù)值入上式，可得=921 113 n綜合以上三方面計(jì)算，取f=11 000n。2計(jì)算螺栓的總拉力f0這是受預(yù)緊力f作用后又受軸向工作載荷f作用的緊螺栓連接，故

26、螺栓的總拉力為 n3確定螺栓直徑式中為螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力，由題給條件知 =360/3=120mpa。所以 mm查gb196-81，取m16（d1=13.855mm>12.757mm）。說(shuō)明：該題也可先按托架不下滑條件確定預(yù)緊力f，然后校核托架上部不分離和托架下部不壓潰。3. 有一氣缸蓋與缸體凸緣采用普通螺栓連接，如圖所示。已知?dú)飧字械膲毫在02mpa之間變化，氣缸內(nèi)徑d=500mm，螺栓分布圓直徑d0=650mm。為保證氣密性要求，剩余預(yù)緊力（f為螺栓的軸向工作載荷），螺栓間距（d為螺栓的大徑）。螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力=120mpa，許用應(yīng)力幅mpa。選用銅皮石棉墊片，螺栓相對(duì)剛度

27、，試設(shè)計(jì)此螺栓組連接。解題分析：本題是典型的僅受軸向載荷作用的螺栓組連接。但是，螺栓所受載荷是變化的，因此應(yīng)先按靜強(qiáng)度計(jì)算螺栓直徑，然后校核其疲勞強(qiáng)度。此外，為保證連接的氣密性，不僅要保證足夠大的剩余預(yù)緊力，而且要選擇適當(dāng)?shù)穆菟〝?shù)目，保證螺栓間間距不致過(guò)大。解題要點(diǎn)：1初選螺栓數(shù)目z因?yàn)槁菟ǚ植紙A直徑較大，為保證螺栓間間距不致過(guò)大，所以應(yīng)選用較多的螺栓，初取z=24。2計(jì)算螺栓的軸向工作載荷f（1）螺栓組連接的最大軸向載荷fq：fq= n（2）螺栓的最大軸向工作載荷f：fq=16 362.5 n3計(jì)算螺栓的總拉力f016 632.5 =45 815 n4計(jì)算螺栓直徑 mm=25.139mm查g

28、b196-81，取m30（d1=26.211mm>25.139mm）。5校核螺栓疲勞強(qiáng)度故螺栓滿足疲勞強(qiáng)度。6校核螺栓間距實(shí)際螺栓間距為故螺栓間距滿足連接的氣密性要求。4. 起重卷筒與大齒輪用8個(gè)普通螺栓連接在一起，如圖所示。已知卷筒直徑d=4000mm，螺栓分布圓直徑d0=500mm，接合面間摩擦系數(shù)f=0.12，可靠性系數(shù)ks=1.2，起重鋼索拉力fq=50000n，螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力=100mpa。試設(shè)計(jì)該螺栓組的螺栓直徑。解題分析：本題是典型的僅受旋轉(zhuǎn)力矩作用的螺栓組連接。 由于本題是采用普通螺栓連接，是靠接合面間的摩擦力矩來(lái)平衡外載荷旋轉(zhuǎn)力矩，因此本題的關(guān)鍵是計(jì)算出螺栓所需

29、要的預(yù)緊力f。而本題中的螺栓僅受預(yù)緊力f作用，故可按預(yù)緊力f來(lái)確定螺栓的直徑。解題要點(diǎn)：1計(jì)算旋轉(zhuǎn)力矩t n·mm2計(jì)算螺栓所需要的預(yù)緊力f由 得 將已知數(shù)值代入上式，可得50 000 n·mm3確定螺栓直徑 mm查gb196-81，取m36（d1=31.670mm>28.768mm）。討論：（1）此題也可改為校核計(jì)算題，已知螺栓直徑，校核其強(qiáng)度。其解題步驟仍然是需先求f，然后驗(yàn)算。（2）此題也可改為計(jì)算起重鋼索拉力fq。已知螺栓直徑，計(jì)算該螺栓所能承受的預(yù)緊力f，然后按接合面摩擦力矩與作用于螺栓組連接上的旋轉(zhuǎn)力矩相平衡的條件，求出拉力fq，即由得 5. 下圖所示兩種

30、夾緊螺栓連接，圖a用一個(gè)螺栓連接，圖b用兩個(gè)螺栓連接。已知圖a與圖b中：載荷fq=2 000n，軸徑d=60mm，截獲fq至軸徑中心距離l=200mm，螺栓中心至軸徑中心距離l=50mm。軸與轂配合面之間的摩擦系數(shù)f=0.5mm, 可靠性系數(shù)ks=1.2，螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力=100mpa。試確定圖a和圖b連接螺栓的直徑d。解題分析：（見(jiàn)圖解）夾緊連接是借助地螺栓擰緊后，轂與軸之間產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)平衡外載荷fq對(duì)軸中心產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，是螺栓組連接受旋轉(zhuǎn)力矩作用的一種變異，連接螺栓僅受預(yù)緊力f的作用。因?yàn)槁菟ńM連接后產(chǎn)生的摩擦力矩是由轂與軸之間的正壓力fn來(lái)計(jì)算，當(dāng)然該正壓力fn的大小與螺栓預(yù)緊力

31、f的大小有關(guān)，但若仍然按照一般情況來(lái)計(jì)算則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。在確定預(yù)緊力f與正壓力fn的關(guān)系時(shí)，對(duì)于圖a可將轂上k點(diǎn)處視為鉸鏈，取一部分為分離體；而對(duì)于圖b可取左半轂為分離體。f與fn之間的關(guān)系式確定后，再根據(jù)軸與轂之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的條件，確定出正壓力fn與載荷fq之間的關(guān)系式，將兩式聯(lián)立求解，便可計(jì)算出預(yù)緊力f之值，最后按螺栓連接的強(qiáng)度條件式，確定出所需連接螺栓的直徑d。解題要點(diǎn)：1確定圖a連接螺栓直徑d（1）計(jì)算螺栓連接所需預(yù)緊力f將轂上k點(diǎn)視為鉸鏈，軸對(duì)轂的正壓力為fn，由正壓力fn產(chǎn)生的摩擦力為ffn。取轂上一部分為分離體，對(duì)k點(diǎn)取矩，則有所以 （注意：此時(shí)作用于分離體上的力中沒(méi)有外載荷f

32、q）而根據(jù)軸與轂之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的條件，則有所以 從而有 將已知數(shù)值代入上式，可得=20 000 n（2）確定連接螺栓的直徑d該連接螺栓僅受預(yù)緊力f作用，故其螺紋小徑為 mm查gb196-81，取m24（d1=20.752mm>18.195mm）。2.確定圖b連接螺栓直徑d(1)計(jì)算螺栓連接所需預(yù)緊力f取左半轂為分離體, 顯然, f=fn/2。而根據(jù)軸與轂之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的條件，則有所以 從而有 將有關(guān)數(shù)值代入上式，可得= n（2）確定連接螺栓的直徑d該連接螺栓僅受預(yù)緊力f的作用，故其螺紋小徑為 mm查gb196-81，取m30（d1=26.211mm>21.009mm）。說(shuō)明

33、：這里查取的連接螺栓直徑d是按第一系列確定的；若按第二系列，則連接螺栓的直徑d為m27（d1=23.752mm）。6. 圖示弓形夾鉗用tr28×5螺桿夾緊工作，已知壓力f=40 000n，螺桿末端直徑d0=20mm，螺紋副和螺桿末端與工件間摩擦系數(shù)f=0.15。（1）試分析該螺紋副是否能自鎖；（2）試計(jì)算擰緊力矩t。解題要點(diǎn)：（1）gb 5796.1-86查得tr28×5梯形螺紋的參數(shù)如下：大徑d=28mm；中徑d2=25.5mm；螺距p=5mm。又知該螺紋為單線，即線數(shù)n=1，所以螺旋升角而當(dāng)量摩擦角已知f= 0.15, =a/2=15°，所以得顯然，

34、故該螺紋副能自鎖。（2）因?yàn)榭鼐o螺桿既要克服螺紋副間的摩擦力矩t1，又要克服螺桿末端與工件間的摩擦力矩t2，故擰緊力矩t= t1+ t2螺桿末端與工件間的摩擦相當(dāng)于止推軸頸的摩擦，其摩擦力矩n·mm=4000n·mm故得 t= t1+ t2=（112 112+40000）n·mm=152 112 n·mm7. 圖示為一螺旋拉緊裝置，旋轉(zhuǎn)中間零件，可使兩端螺桿a和b向中央移近，從而將被拉零件拉緊。已知：螺桿a和b的螺紋為m16（d1=13.385mm），單線；其材料的許用拉伸應(yīng)力=80mpa；螺紋副間摩擦系數(shù)f=0.15。試計(jì)算允許施加于中間零件上的最大轉(zhuǎn)

35、矩tmax，并計(jì)算旋緊時(shí)螺旋的效率。解題分析：由題給條件可知；旋轉(zhuǎn)中間零件，可使兩端螺桿受到拉伸；施加于中間零件上的轉(zhuǎn)矩t愈大，兩端螺桿受到的軸向拉力f愈大；而螺桿尺寸一定，所能承受的最大軸向拉力tmax則受到強(qiáng)度條件的限制，因此，對(duì)該題求解時(shí)首先應(yīng)按強(qiáng)度條件式，計(jì)算出tmax；然后由tmax計(jì)算螺紋副間的摩擦力矩t1max；最后求出允許旋轉(zhuǎn)中間零件的最大轉(zhuǎn)矩tmax。解題要點(diǎn)：（1）計(jì)算螺桿所能承受的最大軸向拉力tmax由 得f由 tmax=9 251 n（2）計(jì)算螺紋副間的摩擦力矩tmax由gb196-81查得m16螺紋的參數(shù)如下：大徑d=16mm; 中徑d2=14.701mm; 螺距p=

36、2mm; 單線，即線數(shù)n=1。所以螺旋升角而當(dāng)量摩擦角已知f=0.15, =/2=30, 所以得所以 螺紋副間的最大摩擦力矩t1max= n·mm=14 834 n·mm（3）計(jì)算允許施加于中間零件上的最大轉(zhuǎn)矩tmax因?yàn)槭┘拥刂虚g零件上的轉(zhuǎn)矩要克服螺桿a和b的兩種螺紋副間摩擦力矩，故有tmax=2 t1max= 2×14 834=29 668 n·mm（4）計(jì)算旋緊時(shí)螺旋的效率因?yàn)樾o中間零件轉(zhuǎn)一周，做輸入功為tmax2，而此時(shí)螺桿a和b各移動(dòng)1個(gè)導(dǎo)程mm=2mm，做有用功為2fmaxl，故此時(shí)螺旋的效率為或按公式 8. 有一升降裝置如圖所示，螺旋副采

37、用梯形螺紋，大徑d=50mm; 中徑d2=46mm; 螺距p=8mm; 線數(shù)n=4，去承面采用推力球軸承。升降臺(tái)的上下移動(dòng)處采用導(dǎo)滾輪，它們的摩擦陰力忽略不計(jì)。設(shè)承受截fq=50 000n，試計(jì)算：（1）升降臺(tái)穩(wěn)定上升時(shí)的效率，已知螺旋副間摩擦系數(shù)f=0.1。（2）穩(wěn)定上升時(shí)施加于螺桿上的力矩。（3）若升降臺(tái)以640mm/min上升，則螺桿所需的轉(zhuǎn)速和功率。（4）欲使升降臺(tái)在截獲fq作用下等速下降，是否需要制動(dòng)裝置？若需要，則加于螺桿上的制動(dòng)力矩是多少？解題要點(diǎn)：（1）計(jì)算升降臺(tái)穩(wěn)定上升時(shí)的效率該螺紋的螺旋升角為而螺旋副的當(dāng)量摩擦角為故得效率（2）計(jì)算穩(wěn)定上升時(shí)施加地螺桿上的力矩tt=fq（3

38、）計(jì)算螺桿所需轉(zhuǎn)速n和功率p按題給條件，螺桿轉(zhuǎn)一周，升降臺(tái)上升一個(gè)導(dǎo)程l=np=4×8=32 mm，故若升降臺(tái)以640mm/min的速度上升，則螺桿所需轉(zhuǎn)速為n=（640÷32）=20 r/min計(jì)算螺桿所需功率p，有如下三種方法：1）第一種計(jì)算方法：按螺桿線速度及圓周力ft確定螺桿所需功率p。曲 m/s及 n可得 2）第二種計(jì)算方法：按同一軸上功率p與轉(zhuǎn)矩t、轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系式，可得3）第三種計(jì)算方法：按升降臺(tái)以速度 =640mm/mi上升時(shí)所需功率來(lái)確定螺桿所需功率p，即而 m/s故得 kw（4）判斷是否需要制動(dòng)裝置，計(jì)算制動(dòng)力矩t。而，可知螺旋副不自鎖，故欲使升降臺(tái)在

39、載荷fq作用下等速下降，則必須有制動(dòng)裝置。施加于螺桿上的制動(dòng)力矩為=132 551n·mm9. 試找出圖中螺紋連接結(jié)構(gòu)中的錯(cuò)誤，說(shuō)明原因，并繪圖改正。已知被連接件材料均為q235，連接件為標(biāo)準(zhǔn)件。（a）普通螺栓連接；（b）螺釘連接；（c）雙頭螺栓連接；（d）緊定螺釘連接。解題要點(diǎn)：（1）普通螺栓連接（圖a）主要錯(cuò)誤有：1）螺栓安裝方向不對(duì)，裝不進(jìn)去，應(yīng)掉過(guò)頭來(lái)安裝；2）普通螺栓連接的被聯(lián)接件孔要大于螺栓大徑，而下部被連接件孔與螺栓桿間無(wú)間隙；3）被連接件表面沒(méi)加工，應(yīng)做出沉頭座并刮平，以保證螺栓頭及螺母支承面平整且垂直于螺栓軸線，避免擰緊螺母時(shí)螺栓產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力；4）一般連接；不應(yīng)

40、采用扁螺母；5）彈簧墊圈尺寸不對(duì)，缺口方向也不對(duì)；6）螺栓長(zhǎng)度不標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)l=60mm；7）螺栓中螺紋部分長(zhǎng)度短了，應(yīng)取長(zhǎng)30mm。改正后的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖解a。（2）螺釘連接（圖b）主要錯(cuò)誤有：1）采用螺釘連接時(shí) ，被連接件之一應(yīng)有大于螺栓大徑的光孔，而另一被連接件上應(yīng)有與螺釘相旋合的螺紋孔。而圖中上邊被連接件沒(méi)有做成大地螺栓大徑的光孔，下喧被連接件的螺紋孔又過(guò)大，與螺釘尺寸不符，而且螺紋畫法不對(duì)，小徑不應(yīng)為細(xì)實(shí)踐；2）若上邊被連接件是鑄件，則缺少沉頭座孔，表面也沒(méi)有加工。改正后的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖解b。（3）雙頭螺柱連接（圖c）。主要錯(cuò)誤有：1）雙頭螺柱的光桿部分不能擰進(jìn)被連接件的螺紋孔內(nèi)，m12不能標(biāo)注在光桿部分；2）錐孔角度應(yīng)為120°，而且應(yīng)從螺紋孔的小徑（粗實(shí)線）處畫錐孔角的兩邊；3）若上邊被連接件是鑄件，則缺少沉頭座孔，表面也沒(méi)加工；4）彈簧墊圈厚度尺寸不對(duì)。改正后的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖解c。（4）緊定螺釘連接（圖d）。主要錯(cuò)誤有：1）輪轂上沒(méi)有做出m6的螺紋孔；2）軸上未加工螺紋孔，螺釘擰不進(jìn)去，即使有螺紋孔，螺釘能擰入，也需作局部剖視才能表達(dá)清楚。改正后的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖解d。六、習(xí)題參考答案1. 單項(xiàng)選擇題1 a 2 a 3